BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUANG ĐỨC NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH ĐƠNG TỤ PROTEIN VÀ CHẤT LƯỢNG ĐẬU PHỤ MƠ HÀ NỘI ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT QUY MÔ CÔNG NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN QUANG ĐỨC NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ CƠNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN Q TRÌNH ĐƠNG TỤ PROTEIN VÀ CHẤT LƯỢNG ĐẬU PHỤ MƠ HÀ NỘI ĐỊNH HƯỚNG SẢN XUẤT QUY MƠ CƠNG NGHIỆP Ngành: Cơng nghệ thực phẩm Mã số: 9540101 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN XUÂN PHƯƠNG PGS.TS LƯƠNG HỒNG NGA Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận án “Nghiên cứu yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến q trình đơng tụ protein chất lượng đậu phụ mơ Hà Nội nhằm định hướng sản xuất quy mơ cơng nghiệp” cơng trình nghiên cứu sáng tạo thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Xuân Phương PGS.TS Lương Hồng Nga Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa tác giả khác công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin tham khảo trích dẫn đầy đủ, xác có nguồn gốc rõ ràng Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Tập thể giáo viên hướng dẫn Tác giả luận án Nguyễn Quang Đức PGS.TS Nguyễn Xuân Phương PGS.TS Lương Hồng Nga i LỜI CẢM ƠN Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn tới giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Xuân Phương, PGS.TS Lương Hồng Nga tận tình hướng dẫn, động viên, quan tâm tạo điều kiện giúp đỡ suốt q trình thực hồn thành luận án Tôi xin cảm ơn thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học Công nghệ thực phẩm - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành bảo vệ luận án Tơi xin dành lời cảm ơn tới gia đình, người thân bạn bè ủng hộ, động viên, giúp đỡ tơi hồn thành luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Quang Đức ii Mục lục DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài luận án Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn Những đóng góp luận án Cấu trúc luận án Chương TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu đậu tương 1.1.1.Tình hình sản xuất, tiêu thụ đậu tương 1.1.2.Giá trị dinh dưỡng hạt đậu tương 1.1.3.Các sản phẩm chế biến từ hạt đậu tương 12 1.2 Tổng quan sản phẩm đậu phụ 13 1.2.1.Sản phẩm tiêu chuẩn chất lượng đậu phụ 13 1.2.2.Sản xuất bảo quản đậu phụ giới 16 1.2.3.Sản xuất bảo quản đậu phụ Việt Nam 18 1.3 Đông tụ protein đậu tương chất lượng đậu phụ 20 1.3.1.Cơ chế đông tụ protein đậu tương 20 1.3.2.Thành phần liên kết protein 22 1.3.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình đơng tụ chất lượng đậu phụ 26 1.4 Sản xuất đậu phụ MƠ truyền thống 31 iii 1.4.1.Thực trạng sản xuất 31 1.4.2.Khuynh hướng phát triển 35 Kết luận phần tổng quan 35 Chương NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 2.1 Nguyên vật liệu, hóa chất thiết bị 37 2.1.1.Nguyên liệu 37 2.1.2.Hóa chất 37 2.1.3.Thiết bị nghiên cứu 38 2.2 Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1.Phương pháp công nghệ 38 2.2.2.Phương pháp bố trí thí nghiệm 39 2.2.3.Phương pháp phân tích 44 2.2.4.Phương pháp đánh giá cảm quan 57 2.2.5.Phương pháp thống kê xử lý số liệu 59 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60 3.1 Xác định chất lượng đặc trưng đậu phụ Mơ Hà Nộı 60 3.1.1.Khảo sát thực trạng chế biến đậu phụ truyền thống 60 3.1.2.Đánh giá chất lượng đậu phụ truyền thống 62 3.1.3.Phân tích tương quan tiêu chất lượng 64 3.1.4.Chất lượng đặc trưng đậu phụ Mơ Hà Nội 68 3.2 Ảnh hưởng giống đậu tương tới chất lượng đậu phụ 69 3.2.1.Chất lượng số giống đậu tương sản xuất đậu phụ 69 3.2.2.Ảnh hưởng giống đậu tương đến sản lượng chất lượng đậu phụ 72 3.3 Ảnh hưởng tác nhân đông tụ nước chua tới chất lượng đậu phụ 77 3.3.1.Xác định axit hữu vi khuẩn lactic tạo nước chua 77 3.3.2 Quá trình hình thành nước chua ảnh hưởng tới chất lượng đậu phụ 82 3.4 Ảnh hưởng đông tụ protein đến chất lượng đậu phụ 87 3.4.1.Ảnh hưởng dịch sữa đậu nành 87 3.4.2.Ảnh hưởng pH đông tụ 94 iv 3.4.3.Ảnh hưởng nhiệt độ đông tụ 101 3.4.4.Ảnh hưởng nồng độ muối NaCl bổ sung 104 3.4.5.Tối ưu q trình đơng tụ protein 107 3.4.6.Đề xuất quy trình cơng nghệ chế biến đậu phụ Mơ Hà Nội 121 3.5 Kết nghiên cứu ứng dụng 123 3.5.1.Kết ứng dụng sở làng nghề 123 3.5.2.Kết ứng dụng sở chế biến tập trung 124 3.5.3.Kết đánh giá chất lượng đậu phụ trình bảo quản 128 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133 Kết luận 133 Kiến nghị 134 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO 135 PHỤ LỤC v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT 15S: Protein đậu tương 15S 11S: Protein đậu tương 11S globuline – Glycinine 7S: Protein đậu tương 7S globulines (β-Conglycinin) 2S: Protein đậu tương 2S GDL: gluco denta lacton vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Diện tích sản lượng đậu tương Việt Nam Bảng 1.2 Thành phần hoá học hạt đậu tương Bảng 1.3 Tỷ lệ axit amin không thay protein đậu tương Bảng 1.4 Các phân đoạn (dưới đơn vị) protein đậu tương 10 Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng đậu phụ 14 Bảng 1.6 Một số loại đậu phụ phổ biến giới 14 Bảng 1.7 Các liên kết giúp ổn định cấu trúc protein 23 Bảng 1.8 Một số tác nhân đông tụ chế biến đậu phụ 29 Bảng 2.1 Bảng cho điểm cảm quan mẫu đậu phụ 58 Bảng 2.2 Xếp hạng chất lượng cảm quan mẫu đậu phụ 59 Bảng 3.1 Thông số công nghệ quy trình chế biến đậu phụ Mơ 60 Bảng 3.2 Thành phần dinh dưỡng đậu phụ Mơ 62 Bảng 3.3 Tính chất lý, cấu trúc đậu phụ Mơ 62 Bảng 3.4 Chất lượng cảm quan đậu phụ Mơ 64 Bảng 3.5 Hệ số tương quan tiêu dinh dưỡng, lý, cấu trúc đậu phụ Mơ 65 Bảng 3.6 Hệ số tương quan tương quan chất lượng cảm quan tiêu chất lượng dinh dưỡng đậu phụ 66 Bảng 3.7 Hệ số tương quan tương quan chất lượng cảm quan tiêu lý, cấu trúc đậu phụ Mơ 67 Bảng 3.8 Một số tiêu dinh dưỡng, lý cấu trúc đậu phụ Mơ Hà Nội 68 Bảng 3.9 Một số tiêu chất lượng cảm quan đậu phụ Mơ Hà Nội 68 Bảng 3.10 Đặc điểm hình thái thành phần hóa học số giống đậu tương 69 Bảng 3.11 Tỷ lệ 11S/7S loại đậu tương phổ biến chế biến đậu phụ 70 Bảng 3.12 Sản lượng thành phần dinh dưỡng đậu phụ theo giống đậu tương 72 Bảng 3.13 Tính chất lý, cấu trúc đậu phụ theo giống đậu tương 73 Bảng 3.14 Màu sắc đậu phụ theo giống đậu tương 76 Bảng 3.15 Thành phần axit hữu nước chua đậu phụ Mơ 77 Bảng 3.16 Các đặc điểm hình thái, đặc tính tính sinh lý, sinh hóa chủng lactic phân lập từ nước chua đậu phụ Mơ 79 Bảng 3.17 Chủng lactic chiếm ưu phân lập, định danh nước chua sản xuất đậu phụ Mơ truyền thống 81 vii Bảng 3.18 Chất lượng đậu phụ đông tụ whey có thời gian lên men khác 84 Bảng 3.19 Điểm cảm quan đậu phụ đơng tụ whey có thời gian lên men khác 85 Bảng 3.20 Chất lượng nước chua cho sản xuất đậu phụ Mơ 86 Bảng 3.21 Các liên kết protein đậu phụ theo nồng độ dịch sữa đậu nành 88 Bảng 3.22 Chất lượng cảm quan đậu phụ theo pH đông tụ 101 Bảng 3.23 Các liên kết protein theo nhiệt độ đông tụ 101 Bảng 3.24 Các liên kết protein đông tụ theo nồng độ muối NaCl bổ sung 104 Bảng 3.25 Nhân tố mức độ bố trí theo mơ hình Box Behken 107 Bảng 3.26 Mơ hình thí nghiệm q trình đơng tụ protein chế biến đậu phụ Mơ 108 Bảng 3.27 Kết phân tích hồi quy liên kết S-S 109 Bảng 3.28 Kết phân tích hồi quy liên kết ưa béo 111 Bảng 3.29 Kết phân tích hồi quy liên kết tĩnh điện 113 Bảng 3.30 Kết phân tích hồi quy liên kết mailard 115 Bảng 3.31 Thơng số tối ưu hóa q trình đơng tụ protein 117 Bảng 3.32 Kết liên kết protein đậu phụ theo điều kiện tối ưu 120 Bảng 3.33 Chất lượng đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm- sở làng nghề 123 Bảng 3.34 Chất lượng đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm- sở tập trung 127 Bảng 3.35 Thành phần axit amin đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm 128 Bảng 3.36 Chất lượng đậu phụ tươi bảo quản 129 Bảng 3.37 Chất lượng dinh dưỡng đậu phụ Mơ Hà Nội thành phẩm (dạng chiên) 130 Bảng 3.38 Chất lượng đậu phụ chiên trình bảo quản 131 viii 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 Hình ảnh chụp SEM mẫu đậu phụ pH 4.5 52 Hình ảnh chụp SEM mẫu đậu phụ pH 5.5 53 Hình ảnh chụp SEM mẫu đậu phụ pH 5.8 54 Phương pháp Xác định số phản ứng hóa sinh phân lập, định danh vi khuẩn lactic Phương pháp xác định Gram KOH 3% mô tả theo Buck JD, 1982: Cơ chế: Dung dịch KOH 3% phá vỡ thành tế bào vi khuẩn Gram âm lại không phá vỡ thành tế bào vi khuẩn Gram dương Khi vi khuẩn Gram âm bị phân giải vòng từ 5– 60 giây, DNA tế bào giải phóng làm cho hỗn hợp KOH chứa tế bào vi khuẩn bị nhớt Tiến hành: Nhỏ giọt KOH 3% miếng lam kính Dùng que cấy đầu trịn lấy khuẩn lạc vi khuẩn ni 24h Khuấy khuẩn lạc vừa lấy giọt KOH 3% Dàn khuẩn lạc diện tích –2cm miếng lam kính tối đa phút từ từ nâng nhẹ que cấy lên, quan sát ghi kết + Nếu xuất dịch nhớt kéo theo que cấy dài vi khuẩn cần xác định vi khuẩn Gr - + Nếu khơng có dịch nhớt kéo theo que cấy vi khuẩn cần xác định vi khuẩn Gr + b Nhuộm tế bào phương pháp nhuộm Gram + Mục đích: đánh giá chủng nghiên cứu Gram (+) hay Gram (-) từ khẳng định đặc điểm chủng giống Chỉ tiến hành nhuộm Gram tế bào cịn non (trong khoảng 24 ni cấy) già vi khuẩn lactic trở thành Gram âm + Tiến hành: nhỏ giọt khuẩn lạc lên kính, dàn Làm khơ vết bơi cách hơ qua lửa đèn cồn Tiếp đó, nhuộm vết bơi gentian tím 30 giây, sau dùng nước cất rửa thuốc nhuộm Nhỏ vài giọt lugol lên phiến kính giữ 30 giây dùng cồn 96% rửa lugol giây Rửa tiêu nước nhuộm bổ sung dung dịch Fuchsin 10 giây Sau rửa lại nước sạch, đợi tiêu khô đem soi kính hiển vi vật kính đầu có độ phóng đại 1000 lần, đánh giá kết Nếu vi khuẩn bắt màu tím Gram (+), bắt màu đỏ Gram (-) Vi khuẩn lactic vi khuẩn Gram (+), nên chủng vi khuẩn lactic phải bắt màu tím nhuộm Gram c Xác định khả sinh khí vi khuẩn lactic phân lập từ nước chua + Nguyên tắc: dựa vào lượng khí CO2 sinh dâng lên ống Durham đẩy dịch lỏng khỏi ống + Tiến hành: úp ống Durham vào ống nghiệm chứa môi trường MRS lỏng, khử trùng môi trường 121°C 20 phút Sau cấy giống vi khuẩn vào tiến hành nuôi 24 30°C, đánh giá có khí sinh khơng + Kết quả: ống Durham sinh khí khơng, trường hợp sinh lượng khí sinh nhiều tùy theo giống vi khuẩn 55 Ngồi cịn có cách khác để xác định khả sinh khí vi khuẩn lactic sau: + Nuôi cấy vi khuẩn lactic môi trường lỏng + Sau 24 dùng que cấy nóng đỏ đưa vào ống nghiệm có chứa vi khuẩn phát triển Nếu có bọt khí sủi vi khuẩn lactic có sinh CO2 d Hoạt tính catalaza + Nguyên tắc: vi sinh vật hiếu khí kỵ khí tùy ý chứa chuỗi điện tử có cytochrome có enzyme catalase (trừ Streptococcus spp.) Enzyme thành viên hệ thống enzyme có vai trị bảo vệ tế bào khỏi tổn thương dẫn xuất cao oxi phân tử tế bào hiếu khí kỵ khí tùy tiện Các vi sinh vật có khả biến dưỡng lượng theo phương thức hô hấp với oxi chất nhận điện tử cuối chuỗi điện tử tạo Catalase thủy phân thành , ngăn cản tích tụ phân tử có tính độc cao tế bào Sự thủy phân ghi nhận qua tượng sủi bọt khí giải phóng + Tiến hành: dùng kim cấy lấy sinh khối từ khuẩn lạc đặt lên phiến kính Nhỏ giọt kính Ghi nhận sủi bọt có 30% lên sinh khối vi sinh vật phiến + Kết quả: thử nghiệm (+) có tượng sủi bọt khí ngược lại (-) khơng có sủi bọt khí tạo Theo khóa phân loại Bergey vi khuẩn lactic có thử nghiệm catalase âm Vậy chủng vi khuẩn lactic có kết thử nghiệm âm khơng có tượng sủi bọt khí xảy e Khă phát triển 45°C chủng vi khuẩn lactic Các chủng vi khuẩn lactic phân lập cấy chuyển sang mơi trường MRS Sau đem ni 45°C vịng 24 Kết thu kết hợp với kết phần a, b, c, d để phân loại chủng vi khuẩn lactic phân lập 56